Bio Sensing

Space Dress Space Dress

•Space Dress is a dress that inflates in specific situations  according to its user's decision.  •It is designed to cope with stress, moments of anxiety  d d h f and claustrophobic situations ‐ or simply for comfort.

http://www.banhomaria.net/spacedress.html

The Emotional Wardrobe The Emotional Wardrobe •Lisa Stead' s Emotional Wardrobe is a collection of  garments that represent and stimulate emotional  response through technology‐enhanced aesthetics. The  pieces of clothing change their aesthetic display in  i f l hi h h i h i di l i response to the emotions of the wearer or the presence  of a viewer.

http://www.we‐make‐money‐not‐ art com/archives/2005/11/lisa stead s em php art.com/archives/2005/11/lisa‐stead‐s‐em.php

Emotional and aromatic dress Emotional and aromatic dress •The dress mimics the body's circulation system, the  senses and scent glands. The interactive fabric emits a  selection of scents depending on your mood. Aromatic  messages are actively 'pulsed' electronically through a  i l ' l d' l i ll h h cabling system, to key points of the body in order to  activate the smell centre.  http://www.we‐make‐money‐not‐ art.com/archives/2004/08/emotional‐and‐aromatic‐ dress.php

Chalayan'ss morphing dresses Chalayan morphing dresses •Five dresses that twitch, move, and morph through  decades of their own accord.  http://www.we‐make‐money‐not‐ h // k art.com/archives/2006/10/earlier‐this‐mo.php

Chalayan's morphing dresses •the dresses were driven electronically by controlled,  geared motors.  •containers held the battery packs controlling chips‐‐the •containers held the battery packs, controlling chips‐‐the  microcontrollers and microswitches‐‐and little geared  motors.  •Motors nine millimeters in diameter were used. Each of  the motors had a little pulley, and the pulley was then  attached to this monofilament wire which was fed through  hollow tubes sewn into the corset of the dress.  Some of the corsets were very complicated. They had 30 Some of the corsets were very complicated. They had 30  or 40 of these little tubes running everywhere, carrying  these little cables, each doing its little job http://www.technologyreview.com/read_article.aspx?id=1 htt // t h l i / d ti l ?id 1 7639&ch=infotech

Biomapping pp g Christian Nold How will our perceptions of our environment change  when we become aware of our own and each others  intimate body states?

Biomapping • Bio Mapping is a community mapping with more than 1500  participants in the last 4 years. Participants are wired up with  an innovative device which records the wearer's Galvanic Skin  i ti d i hi h d th ' G l i Ski Response (GSR), an indicator of emotional arousal in  conjunction with their geographical location.  •People re‐explore their local area by walking the  p p y g neighborhood with the device and on their return a map is  created which visualizes points of high and low arousal.  •Communal emotion maps are constructed that are packed  full of personal observations which show the areas that full of personal observations which show the areas that  people feel strongly about and truly visualize the social space  of a community

BIOSENSORS Surface electromyography (EMG) equipment and physiological  sensors to measure human emotional and physical responses

URBAN SONAR Personal Space detection for Urban Environments Urban Sonar is a personal space monitoring system that senses  an individual's experience as they move through the urban  environment and records that information for review at a later  time. Turning the gaze both outward and inward, negative space  surrounding the individual and their heart rate are used to surrounding the individual and their heart rate are used to  visualize a lived experience through quantitative data. Considering both the body and its movement through space,  Ub S Urban Sonar is a mobile, wearable, logging system that uses  i bil bl l i h objective data to map a subjective experience.

URBAN SONAR Personal Space detection for Urban Environments The sensing system is integrated into a wearable device.  Ultrasonic range finders are mounted in the front, back, and  l i fi d di h f b k d shoulders of a jacket, measuring the empty space or proximity to  solid forms on all sides of the body. Conductive fabric strips are  strapped around the fingers and serve as the contact leads for a  pp g heart rate monitor that registers pulse. The remaining electronic  components are housed in a pocket inside the jacket. Sensor  data is fed into a microcontroller that interprets the values and  t transmits them serially via Bluetooth. The data is received and  it th i ll i Bl t th Th d t i i d d recorded by a Bluetooth‐enabled mobile phone. Once the  session is complete, the log file is uploaded from the mobile  phone to a server where it is interpreted as a time‐based  visualization. This visualization displays an accelerated, aerial  view that simulates the ebb and flow of the user's personal  space and heart rate as the values fluctuate during the period of  data logging data logging.

URBAN SONAR Personal Space detection for Urban Environments

Four Maxbotix Ultrasonic Range Finders are mounted in the front, back, and shoulders of a  hooded sweatshirt, measuring the proximity of people and objects on all sides of the body.

Four conductive fabric leads, stemming from the Polar Heart Rate Monitor, are strapped  around the fingers to measure pulse. d th fi t l

URBAN SONAR Personal Space detection for Urban Environments

Sensor data is fed into the Arduino board which then interprets it and sends it  serially to the BlueSMiRF device. The BlueSMiRF sends the data via bluetooth to a  Nokia N80 mobile phone where it is logged using Dan O’Sullivan’s Logger midlet. Once the log is complete, it is uploaded to a server where it is interpreted in a time‐ Once the log is complete it is uploaded to a server where it is interpreted in a time based visualization made in Processing. http://www.urbansonar.com/tech.php

BIOSENSORS Patient monitoring finger ring sensor  A monitoring system for monitoring the health status  of a patient and transmitting to a remote receiver a  signal, based on measured physiological parameters.  A A sensor is incorporated in a finger ring or other  i i d i fi i h article of apparel so as to monitor skin temperature,  blood flow, blood constituent concentration, or pulse  rate of the patient. The data are encoded for wireless  p transmission by mapping a numerical value  associated with each datum to a pulse emitted after a  delay of a specified duration following a fiducial time.  Multiple ring bands and sensor elements may be Multiple ring bands and sensor elements may be  employed for deriving three‐dimensional dynamic  characteristics of arteries and tissue of the finger. 

BIOSENSORS Data for individuals can be fed into electronic medical record  systems or used in health studies. One possible research area is  respiratory health. "If you know the location and respiratory rate  of an individual and can link this data to measurements from air  poll tion monitors o can learn something abo t e pos res to pollution monitors, you can learn something about exposures to  air pollution that lead to asthma attacks," Seto says. Another  potential area for study is obesity. “Why is it that some children  don’t get as much exercise as others?” Seto asks. “Does it have  something to do with their communities and where they live? If  we could understand children’s activity patterns by using these  sensors, we might be able to understand the problem and design  better communities ” better communities. http://innovations.coe.berkeley.edu/vol2‐issue9‐oct08/sensors

BIOSENSORS Implantable wireless biosensors. ‘Ultimately, cells specific to the  p y, p patient can be engineered to live on and function as part of the  miniature electronic chip. The wireless biosensor is placed within  and around blood vessels and nerves to provide detection and  stim lation of the s rro nding tiss es or organ s stems ith the stimulation of the surrounding tissues or organ systems, with the  ability to detect changes. A change triggers a message to a  wireless device to alert the patient early on about a problem. http://www.richardbanks.com/trends/?m=200609

POTENTIOMETRIC BIOSENSORS Used to measure parameters such as pH and redox p p potential  p Redox: oxidation of sugar in the human body through a series of very  complex electron transfer processes http://www.freepatentsonline.com/EP0730760.html

TIME 2001  TIME 2001 INVENTIONS OF THE YEAR http://www.time.com/time/2001/inventions/health/insensor.html

TIME 2001  TIME 2001 INVENTIONS OF THE YEAR Is that crushing pain a heart attack, or pulled muscles  from yesterday's pec‐deck session? Ask your T shirt.  Made of a soft, washable fabric with optical and  electrical fibers woven into it, the SmartShirt l i l fib i i h S Shi records  d heart and respiration rates, body temperature and  calories burned. Information is relayed wirelessly and  can be sent on to doctors or personal trainers. Future  p planned products include shirts for military use that  would provide a trapped soldier's exact location and  give triage units details about wounds.  Availability: By September 2002, for about $175

The SmartShirt System is a unisex wearable  wireless T‐shirt wireless T shirt designed to collect physiological  designed to collect physiological signals and movement from the human body. The  System collects analog signals through conductive  fiber sensors and passes them through a  conductive fiber grid knitted in the T‐Shirt. A  d i fib id k i d i h T Shi A textile connector passes the analog signals to a  small personal controller held in a pocket on the  shirt. The personal controller digitizes the signal  p g g and transmits the signal to a Bluetooth or Zigbee receiver connected to a base station where the  information is collected, displayed and/or stored.  http://www.sensatex.com/smartshirt.html

Pulse oximeter •A pulse oximeter A l i i is a medical device that indirectly  di l d i h i di l measures the oxygen saturation of a patient's blood  (as opposed to measuring oxygen saturation directly  through a blood sample) and changes in blood volume  g p ) g in the skin, producing a photoplethysmograph. It is  often attached to a medical monitor to display  oxygenation at all times. Most monitors also display  the heart rate the heart rate. http://en.wikipedia.org/wiki/Pulse_oximeter

BioWATCH •BioWATCH is a wireless biometric monitoring system  is a wireless biometric monitoring system designed to observe astronauts on a spacecraft or  spacewalk. It can measure a crewmember's pulse,  blood pressure, glucose, temperature, joint angles and  more, and then send the information to doctors on  Earth in real time. •BioWATCH BioWATCH has been demonstrated to be compatible  has been demonstrated to be compatible with the following classes of biosensors: ECG, EEG,  EMG, EOG, heart rate, blood glucose, blood pressure,  temperature, and pulse oximeters. http://www.nasa.gov/centers/glenn/moonandmars/m ed_topic_biowatch.html

Portable Unit  for Metabolic Analysis for Metabolic Analysis (PUMA) •The PUMA measures the amount of oxygen an  •The PUMA measures the amount of oxygen an astronaut consumes and the amount of carbon dioxide  produced. When combined with PUMA’s heart rate  measurement, PUMA software quantifies how hard the  astronaut is working. •The data are used to present the most accurate  picture of the astronaut’s fitness level and to prevent  the astronaut from working past the point of the astronaut from working past the point of  exhaustion. http://spaceflightsystems.grc.nasa.gov/Advanced/Hum anResearch/Medical/Biosensors/ h/ di l/ i /

Capacitive Biosensors •In 2002, QUASAR developed a new class of bioelectric  sensors that coupled to the body capacitively. These  devices differ from previous capacitive electrodes in that  they can tolerate very small capacitances to the source.  Thus the sensors can be operated at a standoff from the Thus, the sensors can be operated at a standoff from the  skin (up to several millimeters in practice), which makes  it possible to measure the ECG through clothing.  http://mil.sensorsmag.com/sensorsmil/Feature+Articles/ Nonintrusive‐Wearable‐Bioelectrodes‐for‐ Monitoring/ArticleStandard/Article/detail/462478

Hybrid Biosensors (for EEG) •These sensors address the issue of triboelectric •These sensors address the issue of triboelectric charging in capacitive  charging in capacitive sensors by making contact with the skin via a set of 'fingers,' each of  which is small enough to reach through hair without trapping hairs  beneath the finger, thus ensuring electrical contact to the scalp. •Electroencephalography (EEG) is the recording of electrical activity along  the scalp produced by the firing of neurons within the brain.  http://mil.sensorsmag.com/sensorsmil/Feature+Articles/Nonintrusive‐ Wearable Bioelectrodes for Wearable‐Bioelectrodes‐for‐ Monitoring/ArticleStandard/Article/detail/462478

Galvanic Skin response  •Galvanic Skin response sensor/data logger; custom  made circuit boards •On the circuit board a PIC microcontroller passes a  small current through one of the electrodes into the small current through one of the electrodes into the  wearer's fingers and calculates how long it takes for a  capacitor to fill up. The length of time allows us to  calculate the skin resistance. A short time means low  resistance while a long time means high resistance. In  itself this number is not very meaningful ‐ i.e. one  person's hands might be sweatier than another, but  what is significant is the rate of change of this value over what is significant is the rate of change of this value over  time.  •" GSR Physiology: Easily measured and relatively  reliable, GSR has been used as an index for those who  li bl GSR h b d i d f th h need some measurable parameter of a person's internal  "state". As in EEG, there is not a clear understanding of  what the measures reflect.

Actuators SMART MATERIALS Shape memory alloy A shape memory alloy (SMA, smart metal, memory alloy,  muscle wire, smart alloy) is an alloy that "remembers" its  original, cold, forged shape, and which returns to that shape  after being deformed by applying heat. This material is a  lightweight, solid‐state alternative to conventional actuators  such as hydraulic, pneumatic, and motor‐based such as hydraulic, pneumatic, and motor based systems. systems.

Actuators SMART MATERIALS Muscle Wires l Muscle Wires are thin strands of a special nickel‐titanium  alloy that actually shorten in length when electrically  powered They are easy to use and they can lift thousands powered. They are easy to use, and they can lift thousands  of times their own weight. The direct linear motion of  Muscle Wires offers experimenters a source of motion  that is very similar to that of a human muscle, providing  possibilities not available with motors or solenoids.

http://www robotbooks com/Muscle Wires htm http://www.robotbooks.com/Muscle_Wires.htm

Actuators SMART MATERIALS Piezoelectric materials Materials that produce a voltage when stress is applied.  Since this effect also applies in the reverse manner, a  voltage across the sample will produce stress within the  sample. Suitably designed structures made from these  materials can therefore be made that bend, expand or materials can therefore be made that bend, expand or  contract when a voltage is applied. 

Actuators SMART MATERIALS Magnetic shape memory alloys Materials that produce a voltage when stress is applied.  Since this effect also applies in the reverse manner a Since this effect also applies in the reverse manner, a  voltage across the sample will produce stress within the  sample. Suitably designed structures made from these  materials can therefore be made that bend, expand or  contract when a voltage is applied. 

Actuators SMART MATERIALS Temperature‐responsive polymer A temperature‐responsive polymer is a polymer which  undergoes a physical change when external thermal undergoes a physical change when external thermal  stimuli are presented.

Actuators SMART MATERIALS Chromogenic systems  Chromogenic systems change colour in response to  electrical optical or thermal changes These include electrical, optical or thermal changes. These include  electrochromic materials, which change their colour or  opacity on the application of a voltage (e.g. liquid crystal  displays), thermochromic materials change in color  depending on their temperature, and photochromic  materials, which change colour in response to light ‐ for  example, light sensitive sunglasses that darken when  exposed to bright sunlight exposed to bright sunlight.